【摘 要】
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由于在微型电子机械系统和磁记录等领域有着较大的应用潜力,垂直膜面各向异性永磁薄膜近些年来得到了广泛的关注和研究。在现今永磁薄膜的研究中,Nd2Fe14B由于具有大的各向异
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由于在微型电子机械系统和磁记录等领域有着较大的应用潜力,垂直膜面各向异性永磁薄膜近些年来得到了广泛的关注和研究。在现今永磁薄膜的研究中,Nd2Fe14B由于具有大的各向异性场和高的饱和磁化强度,成为了永磁薄膜研究的首选材料。通常主要使用的制备Nd-Fe-B薄膜的方法有磁控溅射、分子束外延和脉冲激光沉积等,其中以磁控溅射方法开展的研究最为广泛。
本文采用磁控溅射的方法,在基片Si上直流溅射沉积了Nd-Fe-B薄膜,并研究了基片温度、缓冲层、膜厚等因素对磁性能、晶体结构、磁光性能等的影响。实验中,采用超导量子干涉仪(SQUID)和振动样品磁强计(VSM)来测量样品的磁性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征样品的形貌,采用X射线衍射仪(XRD)来分析材料的晶体结构,采用磁力显微镜(MFM)来观察样品的磁畴结构,另外采用搭建的一套磁光测量系统来测量样品的磁光性能。主要的研究工作包括以下两个方面:
1.Nd-Fe-B永磁薄膜的研究
分别采用一步法(直接高温沉积)和两步法(低温沉积,高温退火)的方法,都在高温沉积得到了具有很好垂直膜面各向异性的Nd-Fe-B薄膜,特别是在有缓冲层的情况下,直接在基片温度700℃沉积得到的Ta/Nd-Fe-B/Ta薄膜,经过退磁因子0.5的修正后,在垂直膜面方向,饱和磁化强度4πMs=1.274T,剩磁比Mr/Ms=90.5%,矫顽力Hc=11kOe,最大磁能积(BH)max=27MGOe。对于没有缓冲层的样品,在基片温度650℃直接沉积得到的Nd—Fe—B薄膜同样具有很好的垂直膜面各向异性和磁性能。
2.Nd—Fe—B非晶薄膜的研究
在较低的基片温度沉积的Nd-Fe—B薄膜为非晶薄膜,用MFM观察了它们的磁畴结构,发现非晶Nd—Fe—B薄膜的磁畴结构为条形畴,说明具有很好的垂直膜面各向异性。同时,测量了Nd-Fe—B非晶薄膜的次广西能,发现随着入射波长的减小,磁光极克尔旋转角明显增大,在短波段具有很大的磁光极克尔旋转角,膜厚50nm的样品在入射波长为430nm时,磁光极克尔旋转角达到0.4度。
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